05 实验(一) 探究小车速度随时间变化的规律(Word练习)-【正禾一本通】2025年高考物理高三一轮总复习高效讲义

[实验(一)]　探究小车速度随时间变化的规律 ________________________________________________________________________ (建议用时：50分钟) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1．(10分)(2023·福建福州一模)打点计时器是高中物理实验中常用的实验器材，请你完成下列有关问题： (1)图中所示是______(选填“A”或“B”)(3分) A．电磁打点计时器 B．电火花计时器 (2)一小车在重物牵引下拖着穿过限位孔的纸带沿平直轨道加速运动，下图是打出的纸带的一段，相邻两个计数点之间还有4个点未画出。已知打点计时器使用的交流电频率为50 Hz。 ①图中标出的相邻两计数点的时间间隔T＝________s；(3分) ②小车的加速度为a＝______ m/s2(计算结果保留2位有效数字)。(4分) 解析：(1)图中所示是电磁打点计时器，故填A。 (2)①打点计时器的工作频率为50 Hz，每隔0.02 s打一次点，每相邻两计数点之间还有4个点未画出，会有5个时间间隔，故相邻两计数点的时间间隔为T＝0.02 s×5＝0.10 s； ②根据Δx＝aT2，可得小车的加速度大小 a＝＝×10－2 m/s2≈0.39 m/s2。 答案：(1)A　(2)①0.10　②0.39 2．(10分)某一物理兴趣实验小组利用节拍器和手机摄像功能来研究摩托车启动过程中速度随时间变化的规律。如图所示，节拍器工作原理与单摆类似，摆杆每次经过中间标尺位置时会发出“啪”的一声响。实验时首先调节节拍器的周期T＝1.0 s，摩托车启动时节拍器刚好响了一声“啪”，并计序号为0，通过拍摄影像，确定每一次“啪”声对应车的位置，数据如下表。请回答下列问题(结果均保留两位小数)： 节拍器 声响序号 0 1 2 3 4 5 6 7 8 摩托车 位置/m 0 0.48 1.24 2.32 3.72 5.46 7.53 9.91 12.60 (1)由表格数据可判断摩托车近似做匀加速直运动，理由是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________；(3分) (2)当x＝1.24 m时摩托车的速度为________m/s；(3分) (3)摩托车的加速度大小为________m/s2。(4分) 解析：(1)由表格数据可知，摩托车在相等时间间隔内的位移差近似等于0.32 m，由此可知，摩托车近似做匀加速直线运动。 (2)当x＝1.24 m时摩托车的速度为 v＝ m/s＝1.84 m/s。 (3)由逐差法可知，摩托车的加速度为 a＝ m/s2＝1.29 m/s2。 答案：相等时间间隔内的位移差近似相等　1.84　1.29 3．(10分)(2023·天津河西二模)小明用气垫导轨和光电门测量滑块做匀加速运动的加速度，如图所示。 (1)用游标卡尺测遮光条宽度d，测量结果如图乙所示，则d＝________mm；(3分) (2)按图示安装好实验器材并测出两光电门间的距离L。接通电源，释放滑块，记下遮光条通过光电门A、B的时间分别为t1、t2，则遮光条经过光电门B的速度vB＝____________；(3分) (3)滑块的加速度a＝________(用测出的物理量符号L，d，t1，t2表示)。(4分) 解析：(1)游标卡尺读数为 d＝1 mm＋16×0.05 mm＝1.80 mm。 (2)遮光条经过光电门A、B的速度分别为vA＝，vB＝。 (3)根据运动学公式2aL＝v－v 联立可得滑块的加速度 a＝＝。 答案：(1)1.80　(2)　(3) 4．(10分)用如图a所示的实验装置测定重力加速度。实验器材有：小钢珠、固定底座、带有标尺的竖直杆、光电门1和2组成的光电计时器(其中光电门1更靠近小钢珠释放点)，小钢珠释放器(可使小钢珠无初速释放)、网兜。实验时可用两光电门测量小钢珠从光电门1运动至光电门2的时间t，并从竖直杆上读出两光电门间的距离h。 (1)用游标卡尺测量小钢珠的直径如图b所示，则直径为__________ cm；(3分) (2)保持光电门1的位置不变，改变光电门2的位置，测得多组h、t。根据测得的数据作出 ­t图线，若图线斜率的绝对值为k，与纵轴的截距为a，根据图线可求出重力加速度大小为__________；纵截距a与________________的大小相等。(忽略空气阻力)(7分) 解析：(1)游标卡尺的主尺读数为11 mm，游标读数为 0．05×14 mm＝0.70 mm 则最终读数为11.70 mm＝1.170 cm。 (2)根据h＝vt＋gt2知＝v＋gt，作出 ­t图线， 则图线的斜率绝对值k＝g，解得g＝2k，纵截距a，即为小钢珠经过光电门1的速度。 答案：(1)1.170　(2)2k　小钢珠经过光电门1的速度 5．(10分)某同学假期在家里进行了重力加速度测量实验。如图(a)所示，将一根米尺竖直固定，在米尺零刻度处由静止释放实心小钢球，小球下落途经某位置时，使用相机对其进行拍照，相机曝光时间为 s。由于小球的运动，它在照片上留下了一条模糊的径迹。根据照片中米尺刻度读出小球所在位置到释放点的距离H、小球在曝光时间内移动的距离Δl。计算出小球通过该位置时的速度大小v，进而得出重力加速度大小g。实验数据如下表： 次数 1 2 3 4 5 Δl/cm 0.85 0.86 0.82 0.83 0.85 v/(m·s－1) 4.25 4.10 4.15 4.25 H/m 0.918 1 0.942 3 0.853 0 0.886 0 0.923 1 (1)测量该小球直径时，游标卡尺示数如图(b)所示，小球直径为________ mm。(2分) (2)在第2次实验中，小球下落H＝0.942 3 m时的速度大小v＝________m/s(保留3位有效数字)；第3次实验测得的当地重力加速度大小g＝________m/s2(保留3位有效数字)。(6分) (3)可以减小本实验重力加速度大小测量误差的措施有________。(2分) A．适当减小相机的曝光时间 B．让小球在真空管中自由下落 C．用质量相等的实心铝球代替实心钢球 解析：(1)由游标卡尺的读数规则可知，小球的直径为15 mm＋15×0.05 mm＝15.75 mm。 (2)由题意可知，小球下落H＝0.942 3 m时的速度 v＝＝ m/s＝ 4.30 m/s 由运动学公式v2＝2gH得 g＝＝ m/s2≈9.85 m/s2。 (3)小球下落一定高度时的瞬时速度近似为曝光时间内的平均速度，曝光时间越短，曝光时间内的平均速度越接近瞬时速度，实验误差越小，故A正确；让小球在真空管中自由下落，可减小空气阻力的影响，可减小实验误差，故B正确；质量相等的实心铝球代替实心钢球时，铝球体积更大，阻力对铝球的影响较大，实验误差较大，故C错误。 答案：(1)15.75　(2)4.30　9.85　(3)AB 6．(15分)探究匀变速直线运动的规律的实验装置如图甲所示，滑块在与重物相连的细线牵引下做匀加速直线运动，打点计时器的工作频率为f，纸带上各记录点之间的位移如图乙所示，每相邻计数点间有3个点未标出。 (1)关于该实验装置及操作，以下说法中错误的是________。(2分) A．实验开始前滑块应靠近打点计时器 B．滑块运动过程中应让细线平行于木板 C．实验时应先释放滑块再接通电源打点 D．实验时木板一定要保持水平放置 (2)在计时器打下计数点“5”时，滑块瞬时速度大小计算式为v5＝________________________________________________________________________。(2分) (3)为了充分利用记录数据来减少误差，滑块加速度大小计算式为a＝________________________________________________________________________。(2分) (4)以0点到其他计数点的位移与时间的比值 为纵坐标，作出 ­t图像，若图线斜率为k，则加速度a＝____________。(2分) (5)某同学在实验中发现物体速度变化太慢，请你帮他想出一条能使速度变化加快的有效方案________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。(3分) (6)本实验中滑块与木板之间的摩擦力________(填“一定”或“不一定”，下同)要平衡；重物质量m与滑块质量m0______要满足m≪m0的关系。(4分) 解析：(1)实验中应让细线平行于木板，使细线拉力沿木板方向；打点前滑块应靠近打点计时器，先接通电源再释放滑块，这样打出的纸带点迹较多，数据处理得更准确；实验时木板水平或倾斜放置均可，只要滑块做匀加速运动即可。故A、B正确，C、D错误。 (2)相邻计数点时间间隔T＝ ，由匀变速直线运动时间中点速度等于该过程的平均速度，可得v5＝ ＝ 。 (3)利用6个数据来列式计算误差最小，把x1＋x2＋x3与x4＋x5＋x6视为一个整体，其时间间隔为3T，由位移差公式得：a＝＝ f2。 (4)由位移公式x＝v0t＋ at2得 ＝v0＋ t，则有k＝ ，得a＝2k。 (5)增大滑块所受合力，即增大加速度，可以使滑块速度变化加快，故采取的措施有：让木板倾斜，或减小滑块质量，或增大重物的质量。 (6)本实验中只要滑块做匀加速运动即可，且只测定匀加速运动的物理量，而不涉及拉力、合力、合力做功等问题，因此滑块与木板之间的摩擦力不一定要平衡；重物质量m与滑块质量m0不一定要满足m≪m0的关系。 答案：(1)CD　(2) (3) f2　(4)2k　(5)见解析　(6)不一定　不一定 学科网（北京）股份有限公司 $$